JP2002527968A - 電気音響通信装置 - Google Patents

電気音響通信装置

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JP2002527968A
JP2002527968A JP2000575334A JP2000575334A JP2002527968A JP 2002527968 A JP2002527968 A JP 2002527968A JP 2000575334 A JP2000575334 A JP 2000575334A JP 2000575334 A JP2000575334 A JP 2000575334A JP 2002527968 A JP2002527968 A JP 2002527968A
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acoustic
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diaphragm
ear
transducer
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JP2000575334A
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アンデルセン、モルテン・キエルドセン
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カーク・アコースティックス・エー／エス
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 ハウジング中に受話器トランスジューサを備えた電気音響通信装置である。通信装置はトランスジューサの振動板21の前面22からおよびその後面23からユーザの耳と結合するための装置の表面の内側の区域31およびこの結合表面の外側の区域32に音響接続を有する。これらの４個の音響接続41〜44は発電機してのトランスジューサを有する音響平衡ブリッジの４個のブランチを構成している。この構成は、実際に電話機の大きさに対して重要ではない大きさにトランスジューサの振動板の後方の通信装置中の内部空間の容積を減少させることができるので特に有効である。さらに、ユーザの耳と通信装置の結合の緊密度の変化は非常に限定された程度にしか周波数特性に影響しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体電話およびユーザの耳に結合されて保持される電話ハンドセ
ットに関するが、ヘッドホンではない。
【０００２】
【従来の技術】
特に移動体電話の分野では重量をできるだけ軽減し、できるだけかさばらない
ような装置を目指して開発が進められている。これは、マイクロホンおよび音響
発生器または受話器トランスジューサが含まれる電子および電気音響部品の設計
および製造業者に大きい要求を与えている。これらのトランスジューサはまた今
日従来よりも小さい寸法で利用可能である。
【０００３】 ここで使用される電気音響受話器トランスジューサは可聴範囲の周波数の音
響の形態で音響信号を発生するための振動板を有している。トランスジューサは
一般的に電話機のハウジングの内面に近接して配置され、開口の形態の音響接続
が設けられ、その形状はユーザの耳に結合されるときに正確な音響インピーダン
スと周波数特性を与えるように注意深く調整される。振動板は運動してその前面
から音波を放射し、十分に満足できる動作するトランスジューサに対してはある
大きさの空気容積が振動板の後方で利用できなければならない。それはこのよう
な空間がなければ、振動板は振動運動が阻止または妨害されるからである。振動
板の後方で利用できる空気容積が小さすぎるとトランスジューサの感度が低下し
、周波数特性に不適切なノッチの形状の特性を生じる。それ故、移動体電話機お
よび携帯電話機はハウジング中にそのような容積の空間を有することが必要であ
り、この容積の大きさは設計者および製造業者に対して制約となっている。
【０００４】 移動体電話機および電話機ハンドセットは、例えばＩＥＣ318 、ＩＥＣ711
または対応する標準規格にしたがって標準化された耳シミュレータを使用してそ
れらの音響品質が試験され、それらの試験は全て使用状態に基づいており、それ
はユーザが電話機またはハンドセットを耳にあてた状態である。再現可能な測定
を確実に行うために、これらの標準規格はできるだけ人間の耳をシミュレートす
るような観点で耳シミュレータの機械的構造およびその音響機能に対するガイド
ラインを与え、また、どのように耳シミュレータに関して電話機を結合するか、
および特に耳シミュレータに関する電話機の正確な位置および方向に対するガイ
ドラインを与えている。これは、所定の電話機ｘに対して、標準規格に基づいて
、標準試験における耳シミュレータと電話機の結合面を規定することが可能であ
り、その標準試験は標準規格にしたがってユーザの耳と結合するのに対応してい
る。以下の説明において、“ユーザの耳と結合するための表面”という表現は、
これらの表面が前述したものと同一であるので、標準の耳シミュレータと通信装
置との結合に対する同じ意味の用語として使用される。そのような標準の耳シミ
ュレータは市販されており、例えばタイプ4157、タイプ4185、およびタイプ4195
としてＢruel＆Ｋjar 社から市販されている。結合表面は典型的には２５ｍｍの
直径の円形区域であり、耳シミュレータは２５ｍｍの直径を有するリング状の結
合表面を有している。耳シミュレータのリング状の結合表面の内側には、人間の
外耳の容積に対応する空気容積の空間がある。この容積の空間はマイクロホンに
対する耳シミュレータの音響入口開口であり、それにより電話機からの音は登録
されることができる。
【０００５】 耳シミュレータの音響入口の空気容積の大きさは通信装置の受話器トランス
ジューサの音響負荷に本質的に影響する。周囲への漏洩はこれらの容積を著しく
増加させ、それは音響負荷に大きい変化を与える。音響負荷の変化は測定を所望
されている通信装置の音響特性に正確に対応しない特性を結果的に生じさせる。
通信装置の特性の正確で再現性のある測定を行うために、通信装置は、標準規格
にしたがって、耳シミュレータのリング状の結合表面と緊密な適合関係でなけれ
ばならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
使用において、ユーザの耳と通信装置の結合の緊密度には顕著な変化が存在し
、それは周囲に対してより多くの、またはより少ない音響漏洩を与える。そのよ
うな変化は受話器トランスジューサの音響負荷に影響し、それは通信装置の感度
に応じて通信装置の音響特性を変化させる。このような変化は通信装置の音響品
質の変化としてユーザによって感知される。これは好ましいことではない。
【０００７】 したがって、漏洩を許容される通信装置が必要とされており、すなわち、ユ
ーザに対して感知される音響品質を与え、耳シミュレータについての測定結果を
与える装置が必要とされており、それらの全ては可能な最大限でユーザの耳およ
び耳シミュレータを装置と結合するとき漏洩に無関係であることが必要である。
【０００８】 移動体電話機は小型になり、非常に小さい内部空間容積を有する従来技術に
よる電話機は、漏洩を許容するためにはトランスジューサがトランスジューサの
背後のある程度の空気容積、典型的には数ｃｍ3 の容積の空気に接していなけれ
ばならないので、容易に漏洩を許容するように構成されることができない。非常
に大きい内部空間の空気容積は装置の大きさを増加させるので好ましくない。大
きい容積の内部空間に代わるものとして音響開口が小さい内部空間の空気容積か
ら電話機の外側の周囲の空気に対して設定されることがてきる。トランスジュー
サはその場合、小さい内部空気容積を介して無限大の大きい空気容積に接触し、
漏洩許容機能は達成されることができる。小さい内部空気容積を有するそのよう
な構造は、これらの音響開口の音響インダクタンスと小さい内部空気容積の音響
キャパシタンスとからなる音響共振回路を形成する。このような音響共振回路は
電話機の周波数応答特性に比較的深いシャープなノッチを生じさせ、それは都合
の悪いことに有用なオージオ周波数範囲の中間の部分に生じて開口と内部空気容
積の幾何学的形状によって決定される。
【０００９】 ＥＰ３６４，９３５号明細書には受話器トランスジューサを有する電話機ハ
ンドセットが記載されており、それにおいては、振動板の前面の空間はハンドセ
ット中の音響開口を通ってユーザの耳と音響的に接続され、さらに、振動板の前
面の空間はハンドセットの内部空洞と音響的に接続されている。
【００１０】 ＤＥ２，８１５，０５１号明細書およびＵＳ４，２３９，９４５号明細書に
は種々のヘッドホンが記載されており、それにおいては、振動板の前面と後面と
の間に音響接続が設定され、この音響接続はユーザの外耳中の空気容積を含んで
いる。
【００１１】 ＷＯ９８／２４２１４号明細書には移動体電話機が記載されており、それに
おいては、ユーザの耳と結合するための電話機の表面の内側に振動板の前面に対
する音響接続および振動板の後面に対する音響接続があり、それによって電話機
は漏洩を許容できるようにされている。受話器トランスジューサはユーザの耳と
結合するための電話機の表面に関して偏心して配置されている。 上述の全ての既知の構造は、振動板の背後のハウジング中に可成りの空気容積
を有している。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による通信装置によれば、振動板からハウジングの外側まで４個の音響
接続が設定される。すなわち、振動板の前面からの２個の接続と、振動板の後面
からの２個の接続とが存在し、振動板の前面と後面の両者はそれぞれ別々の音響
接続を介してユーザの耳と結合するためにユーザの耳との結合表面の内側の区域
と、結合表面の外側の区域、すなわち周囲の空気とそれぞれ接続されている。こ
れらの４個の音響接続は音響平衡ブリッジの４つのブランチを構成し、トランス
ジューサを発電機としている。
【００１３】 トランスジューサの振動板の前面と通信装置の外側の空気との間に第４の音
響接続を設けることによって、漏洩を許容する装置が小さい内部空気容積で構成
されることが可能になり、音響共振回路の影響が大幅に除去される。その原理は
、ユーザの耳との結合における漏洩が振動板の前面に対する接続を介して周波数
応答特性中のノッチに影響し、一方、その影響は振動板の後面に対する接続を介
して周波数応答特性中の同じ周波数において対応するピークを形成する。この補
償は漏洩の大きさにほとんど無関係である。
【００１４】 したがって、音響平衡ブリッジが設定される。周波数応答特性曲線中のノッ
チは、電話機の外側の空気に対する接続における誤差のために個々の電話機によ
って周波数が変化するが、音響平衡ブリッジによって、漏洩の変化がブリッジの
２つのブランチに変化を与え、それはこの場合には同じ音響共振回路であり、そ
れらは漏洩によって影響を受けるブリッジのブランチの両方に含まれ、それによ
って周波数および振幅の変化は平衡され、ブリッジの平衡が維持される効果が得
られる。
【００１５】 振動板の前面と後面とがユーザの耳および周囲空間と接続されているこの構
成は、電気音響トランスジューサの振動板の背後の電話機中の内部空気容積を実
際の電話機の寸法に対して重要ではない大きさに減少させることが可能であるた
めに非常に有効である。小さい内部空気容積に対して比較的鋭い共振を生じさせ
るの阻止することが困難であり、その共振によって比較的狭い周波数範囲で比較
的大きい振幅変化を生じるが、前述の説明のように周波数および振幅の変化は平
衡させることができる。
【００１６】 使用において通信装置とユーザの耳との結合の緊密度には変化がある。これ
らの変化は、個々のユーザに対して時間と共に変化し、また個々の各ユーザによ
っても変化する。本発明によるとこれらの変化によって周波数にはわずかな変化
しか生じない。それは振動板の前面と後面の両方がこの結合の緊密度の変動に関
係しており、それが音響ブリッジの２つのブランチに含まれているためである。
【００１７】 したがって本発明によれば、漏洩が許容され、非常に小さい内部空気容積を
有する通信装置を構成することが可能である。
【００１８】 移動体電話機および電話機ハンドセットは２つのシェルから構成されたハウ
ジングを有する構造のものが多く、それらは２つのシェルのエッジを結合して組
立てられている。この構造はある程度は緊密であるが完全な密閉構造にすること
は困難であり費用がかかる。本発明によれば、電気音響トランスジューサの振動
板の後面と周囲空間との間の音響接続はがこの構造に対して有効に設けられ、そ
れは組立てられるシェルの一方のエッジに含まれた不連続部として形成されるこ
とができる。この不連続部の外側のシェル間に組立て構造に漏洩が存在していて
もそれはこの音響接続の一部として含まれ、漏洩の変動は本発明により大部分が
補償される。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照にして説明する。 図１は前部シェル10と後部シェル11との２つのシェルから構成されたハウジン
グを有する移動体電話機の断面図を示している。ハウジングは印刷回路板12を収
容し、その上に電子部品が取付けられている。概略的に示された受信トランスジ
ューサ20は電気音響的に密閉構造にするために両面接着テープ13によって前部シ
ェル10の内面に取付けられている。トランスジューサは概略的に示された前面22
および後面23を有する振動板21を具備し、その後面23にはコイルが取付けられ、
コイルはよく知られているようにた磁界中で支持され、それによって振動板は知
られているように電気信号を音響信号に変換することができる。振動板21の前面
22は前部シェル10の内面方向に向いており、振動板21の後面23は電話機の内部を
向いている。図１では前部シェル10の背後のトランスジューサ20の周囲に内部空
間Ｃが示されている。
【００１９】 図１において、耳シミュレータ30は破線で示されており、電話機は耳シミュ
レータに関して標準的なテスト位置で概略的に示されている。電話機は結合表面
33によって耳シミュレータと結合し、この結合表面33は結合表面33の内側に領域
31を規定し、結合表面33の外側に領域32を規定し、したがってこれら２つの領域
は互いに分離されている。
【００２０】 トランスジューサの振動板の前面22から結合表面33の内側の領域31へ第１の
音響接続41が存在している。この第１の音響接続41は振動板21からユーザの耳へ
の主音響接続である。振動板の前面22とシェル10との間には小さい容積の空間が
存在し、これはできるだけ小さく設計され、それによってその音響インピーダン
スによる共振周波数が電話機の動作周波数範囲の外側になるように設計されてお
り、そのため音響品質に影響を与えないで単にユーザの耳への短い伝送ラインと
して機能している。
【００２１】 トランスジューサの振動板の後面23から結合表面33の内側の領域31へ内部空
間Ｃを通る第２の音響接続42が存在する。この第１および第２の音響接続41およ
び42は振動板の前面22と後面23をそれぞれ領域31へ接続し、この領域31は耳シミ
ュレータへの入口開口およびユーザの耳への入口開口を形成している。
【００２２】 電話機はトランスジューサの振動板の後面23から内部空間Ｃを通って結合表
面33の外側の領域32へ通じる第３の音響接続43を有している。示された実施形態
では、この接続は電話機の２つのシェル10、11の間の間隙を通って延在するが、
それはまたシェルの１つに設けた別個の開口として形成されてもよい。
【００２３】 第４の音響接続44はトランスジューサの振動板の前面22を結合表面33の外側
の領域32と接続している。第４の音響接続44はまた、第１の音響接続41と同様に
、振動板の前面22とシェル10との間には小さい容積の空間を有し、共振周波数が
電話機の動作周波数範囲の外側になるように設計されている。
【００２４】 図１は、電話機のハウジング一方の側に配置された非対称な位置の比較的小
さい装置としてトランスジューサ20を示しており、第１および第２の接続は共に
電話機の中央部に配置されている。ここに示された構造は比較的大きい受話器の
トランスジューサと共に使用するのに適しているが、この構造は、ハウジング内
のトランスジューサの位置に関して大きい自由度が得られるので小型のトランス
ジューサの使用において特に有効であり、図示のようにトランスジューサは結合
表面33に対してオフセットして配置され、ハウジングに対して傾斜して配置され
てもよい。
【００２５】 図２は、図１に示された音響構造に対する簡単化した電気的な等価回路を示
している。トランスジューサ20はここでは純粋な抵抗として示されている内部音
響インピーダンスＲＧを有する発電機として示されている。４つの音響接続41，
42，43，44はそれぞれインダクタンスＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 ，Ｌ4 と抵抗Ｒ1 ，Ｒ2
，Ｒ3 ，Ｒ4 との直列接続から構成されたものとして示されている。インダクタ
ンスは各音響接続における空気の質量を表しており、抵抗は各音響接続における
摩擦損失表している。結合表面33の内側に領域31では、ユーザの耳は電話機に対
する音響負荷インピーダンスを有し、それは等価回路では抵抗ＲＬにより表され
ている。シェル10の背後のトランスジューサ20を囲む内部空間Ｃは等価回路では
キャパシタンスＣにより表されている。
【００２６】 図２から認められるように、４つの音響接続を表しているインピーダンスは
４つのブランチを有し、トランスジューサ20を発電機とするブリッジを構成して
いる。内部空間Ｃは音響接続42および43と共に、特にそれらのインダクタンスＬ
2 ，Ｌ3 は２つの共振回路を形成し、それら両者は振動板の後面23から供給され
て等価回路では音響負荷抵抗ＲＬの両端部と接続されている。音響接続42および
43の適当な大きさにより実質的に同じ共振周波数および共振幅にすることにより
、音響負荷抵抗ＲＬに関するこれらの共振の影響は互いに中和される。その結果
として、出力信号は本質的に電話機の内部空間Ｃの容積とは無関係となる。これ
は、例えば移動体電話機が漏洩を許容する音響的にアクチブな内部空間容積を有
する必要をなくし、これらの通信装置がさらに小さくされることができることを
意味している。
【００２７】 図３は、移動体電話機の前部シェル10の内側を示す概略図である。ユーザの
耳と結合する結合表面33はこの実施形態では内側直径が２５ｍｍである。外側直
径２０ｍｍの受話器トランスジューサ20a は結合表面33に関してオフセットされ
て配置されている。第１および第２の音響接続41および42はそれぞれ結合表面33
の中心を囲む位置に示され、一方第４の音響接続44は結合表面33の外側に位置し
ているが、トランスジューサの周縁部の内側に位置している。
【００２８】 図４は、図３と同様の内側直径２５ｍｍの同じ結合表面33を有する移動体電
話機の前部シェル10の内側を示す概略図である。受話器トランスジューサ20b は
この場合には直径１５ｍｍのやや小さいモデルであり、したがって図１に対応し
ている。図３と同様に、第１および第２の音響接続41および42はそれぞれ結合表
面33の中心を囲む位置に示され、一方第４の音響接続44はこの場合にもまた結合
表面33の外側に位置しているが、この実施形態ではトランスジューサの周縁部の
外側に位置している。図１と同様に、シェル10の開口に対する接続は、シェル10
の内面に設けられた凹部または溝として形成され、この溝は両面接着テープ13の
下方に延在している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による通信装置の断面図。
【図２】 図１の音響構造に対する簡単化れた等価回路図。
【図３】 本発明による通信装置中の比較的大型の受信トランスジューサの位置を示す概
略図。
【図４】 本発明による通信装置中の比較的小型の受信トランスジューサの位置を示す概
略図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月１０日（２０００．１０．１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジングの内側と外側とを規定している壁を有するハウジ
    ングと、 音響信号を発生するための前面と背面とを有する振動板を有している電気音響
    トランスジューサとを備え、前記電気音響トランスジューサは中心を有し、ハウ
    ジングの壁の内側に配置され、振動板の前面は壁の方向を向いている電気音響通
    信装置であって、 前記ハウジングの内側と外側との間に音響接続が設けられ、ハウジングの外側
    における音響接続に関してユーザの耳と結合する通信装置の結合表面が形成され
    、そこにおける電気音響接続は、 振動板の前面と結合表面の内側の区域との間の第１の音響接続と、 振動板の後面と結合表面の内側の区域との間の第２の音響接続と、 振動板の後面と結合表面の外側の区域との間の第３の音響接続とを含んでい
    る電気音響通信装置において、 さらに、振動板の前面と結合表面の外側の区域との間に第４の音響接続が設け
    られていることを特徴とする電気音響通信装置。
  2. 【請求項２】 前記第１、第２、第３、第４の音響接続が４つのブランチを
    有する音響ブリッジを形成していることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
  3. 【請求項３】 前記第１、第２、第３、第４の音響接続が、ユーザの耳と結
    合する通信装置に対して所望の周波数特性が得られるような音響インピーダンス
    を有していることを特徴とする請求項１または２記載の通信装置。
  4. 【請求項４】 音響インピーダンスは、周波数特性がユーザの耳と結合する
    通信装置の緊密度と本質的に無関係であるように構成されていることを特徴とす
    る請求項１乃至３のいずれか１項記載の通信装置。
  5. 【請求項５】 トランスジューサの中心は、ユーザの耳と結合する通信装置
    の表面の中心に関して壁の平面においてオフセットされていることを特徴とする
    請求項１乃至４のいずれか１項記載の通信装置。
  6. 【請求項６】 ハウジングは２個のシェルを具備し、それらはそのエッジに
    沿って組立てられ、第３の音響接続がこれらのエッジに設けられていることを特
    徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の通信装置。
  7. 【請求項７】 第３の音響接続がシェルの１つのエッジにおける不連続部を
    構成していることを特徴とする請求項６記載の通信装置。
  8. 【請求項８】 通信装置中の容積が第２の音響接続および第３の音響接続の
    一部分を形成し、第２の音響接続および第３の音響接続が実質上同じ共振周波数
    および同じ共振幅に調整されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項
    記載の通信装置。
JP2000575334A 1998-10-05 1999-10-04 電気音響通信装置 Pending JP2002527968A (ja)

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DK199801254A DK173789B1 (da) 1998-10-05 1998-10-05 Elektroakustisk kommunikationsenhed
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